[发明专利]一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法

权利要求书

1.一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，包括以下步骤：

构建二自由度车辆模型，根据二自由度车辆模型和车辆传感器数据，计算理想横摆角速度；

构建滑模变控器，通过滑模变控器，计算出所需横摆力矩；

构建转矩分配算法，计算各所需轮分配的转矩，进行转矩分配。

2.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，根据牛顿第二定律，所述二自由度车辆模型具体为：

其中，a，b为质心到前后轴距离，C_F，C_R为前后轴侧偏刚度，m，I_Z为车身质量和绕Z轴转动惯量，β，γ，δ，u分别为质心侧偏角，横摆角速度，前轮转角，纵向车速，侧向车速；

赛车稳定时，所有导数项均为零，可得：

其中，

3.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，选取滑模面为实际横摆角速度γ和目标横摆角速度γ_d的差值，实际侧偏角β_d和目标侧偏角β_d的差值，其中c为常数，

s＝(γ-γ_d)+c(β-β_d)

进入滑模面后：

即：

4.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，赛车的横摆运动方程式为：

化简得：

其中，由于整车所需的横摆力矩可由四个车轮提供，即：

将M_z带入，则:

5.根据权利要求4所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，当s'＝0时，也即时，得理想的横摆力矩M_eq为：

6.根据权利要求5所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，在滑模变结构控制中，控制系统的输入写成M_z＝M_eq+M_vss，其中M_eq为系统在没有任何外界因素影响时得滑模面得控制量，M_vss为系统在有各种外界干扰作用下系统得控制量；为使系统能快速稳定得趋近滑模面，此控制系统以按指数规律趋近得趋近控制规律趋近滑模面，即：

s'＝-ξsgn(s)-ks，其中ξ＞0,k＞0。

7.根据权利要求6所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，切换控制函数为：

M_vss＝M_z-M_eq＝I_z(ξsgn(s)-ks)

则横摆力矩输出为：

8.根据权利要求7所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，根据：

计算出得到目标横摆角速度度所需要的左右轮力矩偏差，其中t_f，t_r，a分别是前后轮距和质心到前轴距离，R是车轮半径。

9.根据权利要求7所述的一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，其特征在于，力矩分配式为：